DE202005009419U1 - Differential magnetic field sensor has two sequentially arranged magnetic field sensors mounted in a trough shaped probe carrier of a probe housing - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Magnetfelddifferenzsonde mit zwei Magnetfeldsensoren, die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und einen Abstand aufweisen und deren magnetische Achsen miteinander fluchten, wobei die Magnetfeldsensoren an einer elektronischen Auswerteeinheit angeschlossen sind, die ein Signal liefert, das der Differenz der von den zwei Magnetfeldsensoren ermittelten Magnetfelder entspricht, und mit Magnetkernelementen für die Magnetfeldsensoren, die auf einem gespannten, mit der Magnetfeldachse der Magnetfelddifferenzsonde fluchtenden Halteelement befestigt sind, das an beiden Enden der Magnetfelddifferenzsonde fixiert ist.The The invention relates to a magnetic field difference probe with two magnetic field sensors, in a housing are arranged one behind the other and have a distance and their magnetic axes are aligned with each other, the magnetic field sensors are connected to an electronic evaluation unit, the provides a signal which is the difference of those detected by the two magnetic field sensors Magnetic fields corresponds, and with magnetic core elements for the magnetic field sensors, on a strained, with the magnetic field axis of the magnetic field difference probe are aligned flush retaining element, which at both ends of the Magnetic field difference probe is fixed.
Magnetfelddifferenzsonden sind allgemein bekannt und werden vorwiegend zum Auffinden von ferromagnetischen Körpern im Erdboden oder im Wasser, wie beispielsweise Bomben, Minen oder Schiffsteilen, verwendet. Derartige ferromagnetische Körper stören das an sich homogene Erdmagnetfeld und bewirken durch ihre Größe eine messbare Veränderung der Homogenität des magnetischen Erdfeldes. Zur Ortung solcher Körper wird der Erdmagnetfeldgradient bestimmt, der ein Maß für die örtliche Änderung des Magnetfeldes darstellt. Die Ermittlung des Erdfeldgradienten erfolgt mit speziellen Magnetfeldsensoren, die ein weichmagnetisches Magnetkernelement mit hoher magnetischer Permeabilität und eine das Magnetkernelement umgreifende Sensorspule aufweisen. Das Magnetkernelement wird von einem magnetischen Wechselfeld bis zu seiner Sättigung magnetisiert und die Magnetisierungskennlinie ermittelt. Ein äußeres, in Richtung des Magnetkernelements wirkendes Magnetfeld, in diesem Fall das Erdmagnetfeld, führt zu einer Änderung der Magnetisierungskennlinie und induziert in der das Magnetkernelement umgebenden Sensorspule eine elektrische Spannung, die von einer elektronischen Auswerteeinheit erfasst und ausgewertet wird. Inhomogenitäten des Erdmagnetfeldes auf Grund großer ferromagnetischer Körper führen zu Änderungen der in der Sensorspule induzierten elektrischen Spannung und können ein Anzeichen für verborgene Gegenstände aus Stahl sein.Magnetic differential probes are well known and are mainly used to find ferromagnetic bodies in the ground or in the water, such as bombs, mines or ship parts, used. Such ferromagnetic bodies interfere with the homogeneous geomagnetic field and cause one by their size measurable change homogeneity of the magnetic earth field. To locate such bodies, the Earth's magnetic field gradient that determines a measure of the local change represents the magnetic field. The determination of the earth field gradient takes place with special magnetic field sensors, which are a soft magnetic Magnetic core element with high magnetic permeability and a Having the magnetic core element encompassing sensor coil. The magnetic core element is from an alternating magnetic field to its saturation magnetized and determines the magnetization characteristic. An outside, in Direction of the magnetic core element acting magnetic field, in this case the earth's magnetic field leads to a change the magnetization characteristic and induces in the magnetic core element surrounding sensor coil an electrical voltage from a electronic evaluation unit is detected and evaluated. Inhomogeneities of the Earth's magnetic field due to large ferromagnetic body to lead to changes the induced voltage in the sensor coil and can a Signs for hidden objects be made of steel.
So
beschreibt beispielsweise die
Nachteilig bei der vorgehend beschriebenen Magnetfelddifferenzsonde ist der komplizierte Aufbau und die aufwändige Montage, bei der eine Vielzahl von Teilen gefügt, aufgefädelt, justiert und fixiert müssen, wodurch hohe Fertigungskosten verursacht werden.adversely in the magnetic field difference probe described above is the complicated construction and the elaborate Assembly, in which a variety of parts must be joined, threaded, adjusted and fixed, thereby high production costs are caused.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Magnetfelddifferenzsonde vorzuschlagen, die durch eine vorteilhafte Konstruktionsweise sowohl die Produktion als auch den Service erleichtert und die kostengünstig herstellbar ist.Of the The present invention is based on the object, a magnetic field difference probe to propose that by an advantageous construction method both facilitates the production as well as the service and the inexpensive to produce is.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Magnetfelddifferenzsonde mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.These The object is achieved by a Magnetic field difference probe solved with the features of the main claim. Further advantageous embodiments are given in the dependent claims.
Danach weist die erfindungsgemäße Magnetfelddifferenzsonde einen Sondenträger mit einem wannenförmigen Profilquerschnitt zur Aufnahme der Magnetfeldsensoren auf. Das wannenförmige Profil kann beispielsweise V-, U- oder halbkreisförmig ausgeführt sein. Der Sondenträger hat eine langgestreckte Form und wird an seinen beiden Enden durch Querverbindungen abgeschlossen. Der Boden des wannenförmigen Profils zeigt im Montagezustand nach unten in Richtung des Erdbodens. Als Werkstoff für das Sondenträgerprofil wird ein Kompositwerkstoff, vorzugsweise Glasfaser verstärktes oder Kohlenstofffaser verstärktes Epoxid oder Keramik verwendet.After that has the magnetic field difference probe according to the invention a probe carrier with a trough-shaped Profile cross section for receiving the magnetic field sensors. The trough-shaped profile can For example, be executed V-, U- or semicircular. The probe carrier has an elongated shape and is at its two ends by cross-connections completed. The bottom of the trough-shaped profile shows in the assembled state down towards the ground. As a material for the probe carrier profile is a composite material, preferably glass fiber reinforced or Carbon fiber reinforced Epoxy or ceramic used.
Zwischen den Schenkeln und den Querverbindungen des wannenförmiges Profils, die einen Aufnahmeraum bilden, ist in den Sondenträger die Sensortechnik eingebaut. Die Sensortechnik umfasst zwei Magnetfeldsensoren, die jeweils aus einer Sensorspule und mindesten jeweils einem Magnetkernelement gebildet werden. Die Magnetkernelemente sind auf einem gemeinsamen Halteelement im Innern der Sensorspulen angeordnet, das mit seinen beiden Enden die Querverbindungen des Sondenträgerprofils in etwa zentrisch durchdringt. Das Halteelement ist an den Querverbindungen des wannenförmigen Profils außen befestigt ist. Der Aufnahmeraum für die Sensorik ist derart gestaltet, dass die Sensorspulen und das Halteelement für die Magnetkernelemente exakt fluchtend und zentriert zueinander ausgerichtet sind. Zur genauen Positionierung in dem Sondenträger sind Aufnahmen mit Positioniermitteln für die Sensorspulen und das Haltelement ausgebildet, sie nehmen die Sensorik lagegenau und lagestabil auf. Dies wird durch Verwendung von Kompositwerkstoffen für den Sondenträger und die Anwendung von modernen Fertigungsverfahren für dessen Herstellung begünstigt, was einerseits eine kostengünstige Herstellung des Sondenträgers zulässt und andererseits eine hohe Form- und Wiederholgenauigkeit ergibt. Zudem wird durch die verwendeten Werkstoffe eine hohe Stabilität des Sondenträgers bei leichtem Gewicht erreicht.Between the legs and the cross-connections of the trough-shaped profile, which form a receiving space, the sensor technology is installed in the probe carrier. The sensor technology comprises two magnetic field sensors which are each formed from a sensor coil and at least one respective magnetic core element. The magnetic core elements are arranged on a common holding element in the interior of the sensor coils, which penetrates with its two ends, the cross-connections of the probe carrier profile approximately centrally. The holding element is attached to the outside of the cross-connections of the trough-shaped profile. The receiving space for the sensor is designed such that the sensor coils and the holding element for the magnetic core elements are aligned exactly aligned and centered to each other. For accurate positioning in the probe carrier recordings are formed with positioning means for the sensor coils and the holding element, they take the sensors in the right place and stable in position. This is done by using composite materials for the probe carrier and the application of modern manufacturing processes for its production favors, which on the one hand allows a cost-effective production of the probe carrier and on the other hand gives a high degree of form and repeatability. In addition, a high stability of the probe carrier is achieved with light weight by the materials used.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Halteelement, auf dem sich die Magnetkernelemente befinden, als Spannband ausgebildet. Die Magnetkernelemente sind auf dem Spannband verdrehsicher befestigt. Das Spannband ist zwischen den Querverbindungen des wannenförmiges Profils des Sondenträgers gespannt und mittels Schrauben außen an den Querverbindungen fixiert. Es ist aus amagnetischen Werkstoff hergestellt und hält die Magnetfeldkerne im Innenbereich der Sensorspulen weitgehend stoß- und schwingungsfrei. Eine Justierung der Achsen der Magnetkernelemente zu den Magnetfeldachsen der Sensorspulen erfolgt allein durch Spannen des Spannbandes.In an advantageous embodiment of the invention is the retaining element, on which the magnetic core elements are formed as a clamping band. The magnetic core elements are secured against rotation on the strap. The tension band is between the cross connections of the trough-shaped profile of the probe carrier strained and by means of screws outside on the cross connections fixed. It is made of non-magnetic material and holds the magnetic field cores In the interior of the sensor coils largely shock and vibration free. A Adjustment of the axes of the magnetic core elements to the magnetic field axes the sensor coils are solely by clamping the tension band.
Bei gespanntem Spannband sind die Sensorspulen der Magnetfeldsensoren exakt fluchtend und zentriert zu dem Spannband im Sondenträger angeordnet, wobei die Sensorspulen mit dem Sondenträgerprofil verklebt sind. Die Magnetfeldelemente sind konzentrisch zur Mittelachse des Spannbandes auf dem Spannband angeordnet und fixiert, vorzugsweise verklebt. Vorteilhafterweise erfolgt die Positionierung der Magnetkernelemente auf dem Spannband sowie der Sensorspulen und des Spannbandes im Profil des Sondenträgers hochgenau, so dass auf eine Justierung der Magnetfeldsensoren gänzlich verzichtet werden kann.at Tensioning strap are the sensor coils of the magnetic field sensors arranged exactly aligned and centered to the clamping band in the probe carrier, wherein the sensor coils are glued to the probe carrier profile. The Magnetic elements are concentric with the central axis of the tension band arranged on the strap and fixed, preferably glued. Advantageously, the positioning of the magnetic core elements takes place on the strap and the sensor coils and the tension band in the Profile of the probe carrier highly accurate, so that dispensed with an adjustment of the magnetic field sensors entirely can be.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit auf einer elektronischen Schaltungsleiterplatte angeordnet, die den wannenartigen Aufnahmeraum des Sondenträgers verschließt. Sie ist an den Schenkeln des wannenförmiges Profils durch geeignete Industrie übliche Verfahren fixiert und dichtet den Sondenträger zur Sensorik hin ab. Die Schaltungsleiterplatte erhöht zudem die Stabilität des wannenförmiges Profils, in dem sie die freien Schenkel des Sondenträgerprofils starr miteinander verbindet und verringert dadurch die Gefahr einer Durchbiegung des Sondenträgers der Magnetfelddifferenzsonde. Insbesondere verhindert sie eine Veränderung der Ausrichtung der magnetischen Achsen der Sensorspulen zu den magnetischen Achsen der Magnetkernelemen te. Zudem vereinfacht die offene Bauweise des wannenförmiges Profils vor dem Abdeckung mit der Schaltungsleiterplatte die Montage der Magnetfeldsensoren. Weiterer Vorteil ist, dass durch die unmittelbare Nähe zu den Sensorspulen extrem kurze elektrische Verbindungsleitungen zwischen der Auswerteelektronik und den Magentfeldsensoren möglich sind, was sich positiv auf die Empfindlichkeit der Magnetfeldsensoren auswirkt.In a preferred embodiment The invention relates to the evaluation unit on an electronic circuit board arranged, which closes the trough-like receiving space of the probe carrier. she is on the thighs of the tub-shaped Profils fixed by appropriate industry standard procedures and seals the probe carrier towards the sensor down. The circuit board also increases the stability the trough-shaped Profils in which they are the free legs of the probe carrier profile rigidly interconnects and thereby reduces the risk of Deflection of the probe carrier the magnetic field difference probe. In particular, it prevents a change the orientation of the magnetic axes of the sensor coils to the magnetic axes of Magnetkernelemen te. In addition, the simplified open design of the trough-shaped Profils in front of the cover with the circuit board assembly the magnetic field sensors. Another advantage is that through the immediate Close to the sensor coils extremely short electrical connection lines between the evaluation electronics and the magnetic field sensors are possible, which has a positive effect on the sensitivity of the magnetic field sensors effect.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der begleitenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:following The invention will be described with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:
Die
in den
An
den Enden des Sondenträgers
Die
Magnetfeldsensoren
Zusammenfassend
wird bemerkt, dass die erfindungsgemäße Magnetfelddifferenzsonde
Claims (6)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE200520009419 DE202005009419U1 (en) | 2005-06-16 | 2005-06-16 | Differential magnetic field sensor has two sequentially arranged magnetic field sensors mounted in a trough shaped probe carrier of a probe housing |
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Publications (1)
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DE202005009419U1 true DE202005009419U1 (en) | 2005-09-01 |
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ID=34981031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE200520009419 Expired - Lifetime DE202005009419U1 (en) | 2005-06-16 | 2005-06-16 | Differential magnetic field sensor has two sequentially arranged magnetic field sensors mounted in a trough shaped probe carrier of a probe housing |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2315044A1 (en) | 2009-10-23 | 2011-04-27 | Klaus Ebinger | Difference magnetometer probe |
CN110261798A (en) * | 2019-07-22 | 2019-09-20 | 上海交通大学 | Asymmetric difference magnet field probe structure |
-
2005
- 2005-06-16 DE DE200520009419 patent/DE202005009419U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
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EP2315044A1 (en) | 2009-10-23 | 2011-04-27 | Klaus Ebinger | Difference magnetometer probe |
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